WO2017104374A1 - 組電池監視システム - Google Patents

組電池監視システム Download PDF

Info

Publication number
WO2017104374A1
WO2017104374A1 PCT/JP2016/084869 JP2016084869W WO2017104374A1 WO 2017104374 A1 WO2017104374 A1 WO 2017104374A1 JP 2016084869 W JP2016084869 W JP 2016084869W WO 2017104374 A1 WO2017104374 A1 WO 2017104374A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery cell
discharge
terminal
filter
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2016/084869
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
幸拓 朝長
亮太郎 三浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to CN201680068345.8A priority Critical patent/CN108450041B/zh
Priority to US15/764,694 priority patent/US11054484B2/en
Publication of WO2017104374A1 publication Critical patent/WO2017104374A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/50—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries acting upon multiple batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/52—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries acting upon multiple batteries simultaneously or sequentially for charge balancing, e.g. equalisation of charge between batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/50—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries acting upon multiple batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/52—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries acting upon multiple batteries simultaneously or sequentially for charge balancing, e.g. equalisation of charge between batteries
    • H02J7/54—Passive balancing, e.g. using resistors or parallel MOSFETs
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/80—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including monitoring or indicating arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to an assembled battery monitoring system that monitors the voltage of each battery cell constituting the assembled battery.
  • the input terminal of the RC filter is connected to the positive side of the corresponding battery cell, and the low-potential side terminal of the capacitor is connected to the battery cell. Connected to the negative side.
  • the discharging resistance element is connected between at least one of the positive side and the negative side of the battery cell and the corresponding connection terminal of the voltage monitoring device.
  • the input terminal of the RC filter is connected to the negative side of the corresponding battery cell, and the high potential side terminal of the capacitor is the battery cell. Connected to the positive side. And the resistive element for discharge is connected between at least one of the positive side of a battery cell and a negative side, and the corresponding connection terminal of a voltage monitoring apparatus similarly to a 2nd aspect.
  • the assembled battery 1 is configured by connecting a plurality of battery cells 2 (1, 2, 3,...) That are secondary batteries in a multistage series connection.
  • a numeral indicating the stage after the symbol “2” indicating the battery cell Is shown in parentheses when a battery cell at a specific stage of a plurality of battery cells 2 connected in series in multiple stages is indicated, a numeral indicating the stage after the symbol “2” indicating the battery cell Is shown in parentheses.
  • the battery cell 2 in the first stage is indicated as “battery cell 2 (1)”.
  • the numbers indicating the corresponding battery cell stages are shown in parentheses after the reference numerals of the components.
  • the discharge switch 10 (1) indicates the discharge switch 10 provided corresponding to the first-stage battery cell 2 (1).
  • the voltage monitoring IC 3 includes a control device 11 and a voltage detection device 12.
  • the filter connection terminal 9 and the connection terminal 4N corresponding to each battery cell 2 are commonly connected to each input terminal of the voltage detection device 12 via switches 13 and 14, respectively.
  • the control device 11 controls ON / OFF of the switches 13 and 14 to cause the voltage detection device 12 to detect the voltage of each battery cell 2 individually.
  • the detection result is input to the control device 11.
  • the control device 11 controls the ON / OFF of the discharge switch 10 to perform voltage equalization processing for each battery cell 2.
  • the above constitutes the assembled battery monitoring system 15.
  • the assembled battery monitoring system corresponds to each battery cell 2 and the discharge resistance element 5 and the RC filter 8 connected between each battery cell 2 and the voltage monitoring IC 3. And a discharge switch 10 that is disposed inside the voltage monitoring IC 3 and discharges the corresponding battery cell 2.
  • the connection terminals 9 and 4N ( ⁇ ) provided in the voltage monitoring IC 3 are used for monitoring the voltage of the battery cell 2 via the output terminal of the RC filter 8, and the connection terminal 4N (+) is used for the discharge switch 10 Is used to form the discharge path of the battery cell 2 when is turned on.
  • the discharge resistance element 5N is arranged at a position where the charge of the capacitor 7 constituting the RC filter 8 is not discharged.
  • the number of terminals of the voltage monitoring IC 3C increases as in the fifth embodiment, but the discharge path is an independent path for each battery cell 2, so that they are adjacent to each other. It becomes possible to perform equalization processing between the battery cells 2 simultaneously.
  • the anode of the diode 36 (2) is connected to the connection terminal 4P (1).
  • An inductor may be inserted between the positive terminal of each battery cell 2 and the RC filter 8 or the like, or a Zener diode or a smoothing capacitor may be connected in parallel to the battery cell 2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)

Abstract

組電池監視システムは、複数の電池セル（２）を多段直列接続して構成される組電池（１）における各電池セルの電圧を監視する電圧監視装置（３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）と、各電池セルと電圧監視装置との間に夫々接続される放電用抵抗素子（５，２７）及びＲＣフィルタ（８，３２）と、各電池セルに対応して電圧監視装置の内部に配置され、対応する電池セルを放電させる放電用スイッチ（１０）と、を備える。電圧監視装置には、１つの電池セルに対応して３つ以上の接続端子（４Ｎ，４Ｐ，５Ｎ，５Ｐ，２６）が設けられ、それらの内２つは、ＲＣフィルタの出力端子を介して電池セルの電圧を監視するために使用され、残りの１つ以上は、放電用スイッチがオンされた際に電池セルの放電経路を形成するために使用される。放電経路において、放電用抵抗素子は、ＲＣフィルタを構成するコンデンサ（７）の充電電荷を放電させない位置に配置されている。

Description

組電池監視システム 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１５年１２月１５日に出願された日本出願番号２０１５－２４４０７５号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、組電池を構成する各電池セルの電圧を監視する組電池監視システムに関する。
　組電池には、各電池セルの電圧を検出し、各電圧が均等になるように均等化処理等を行うための電圧監視装置が接続されるが、両者の間にはノイズを除去するためのＲＣフィルタが配置されている。このＲＣフィルタの接続形態には様々なタイプがある。その１つに、フィルタを構成する抵抗素子とは別個に放電用の抵抗素子を配置し、各フィルタを構成するコンデンサの両端子が、隣接する電池セルの同コンデンサの端子に直接接続されない形態の、所謂単独型のフィルタがある。
　この単独型のフィルタは、各電池セルについてカットオフ周波数のばらつきが無く、例えば特許文献１に開示されている非単独型のフィルタに比較すると、ノイズ除去性能が高くなる。また、例えば特許文献２に開示されている、フィルタコンデンサの他端がそれぞれグランドに接続される対地型のフィルタに比較すると、差動的な振動の揺れにも強いというメリットがある。
特開２０１４－９０５３６号公報 特開２０１４－６４４０４号公報
　しかしながら、単独型フィルタを用いた従来の組電池監視システムでは、均等化処理のため電池セルを放電させると、フィルタコンデンサの充電電荷も放電されるようになっている。そのため、フィルタコンデンサが再度充電されるまで次の電圧検出等の処理に移行することができず、総じて処理時間が長くなるという問題がある。また、ＲＣフィルタの時定数が変更されると、それに合わせて各処理のタイムスケジュールを組み直す必要もある。
　本開示の目的は、単独型フィルタを用いた構成においても、電池セルの放電処理を迅速に実施できる組電池監視システムを提供することにある。
　本開示の第一の態様にかかる組電池監視システムは、複数の電池セルを多段直列接続して構成される組電池における各電池セルの電圧を監視する電圧監視装置と、各電池セルと電圧監視装置との間に夫々接続される放電用抵抗素子及びＲＣフィルタと、各電池セルに対応して電圧監視装置の内部に配置され、対応する電池セルを放電させる放電用スイッチと、を備える。電圧監視装置には、１つの電池セルに対応して３つ以上の接続端子が設けられ、それらの内２つは、ＲＣフィルタの出力端子を介して電池セルの電圧を監視するために使用され、残りの１つ以上は、放電用スイッチがオンされた際に電池セルの放電経路を形成するために使用される。放電経路において、放電用抵抗素子は、ＲＣフィルタを構成するコンデンサの充電電荷を放電させない位置に配置されている。
　本開示の第二の態様によれば、第一の態様にかかる組電池監視システムにおいて、ＲＣフィルタの入力端子は対応する電池セルの正側に接続され、コンデンサの低電位側端子は電池セルの負側に接続される。そして、放電用抵抗素子は、電池セルの正側及び負側の少なくとも一方と、電圧監視装置の対応する接続端子との間に接続される。
　本開示の第三の態様によれば、第一の態様にかかる組電池監視システムにおいて、ＲＣフィルタの入力端子は対応する電池セルの負側に接続され、コンデンサの高電位側端子は電池セルの正側に接続される。そして、放電用抵抗素子は、第二の態様と同様に、電池セルの正側及び負側の少なくとも一方と、電圧監視装置の対応する接続端子との間に接続される。
　これらのように構成すれば、放電用スイッチのオン時に形成される放電経路は、電池セルに対しＲＣフィルタと共に並列になるので、コンデンサの充電電荷を放電させることが無い。したがって、電池セルの放電処理に要する時間が短縮され、次の処理にも迅速に移行できる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
本開示の第１実施形態にかかる組電池監視システムの一部を示す回路図 組電池監視システムの全体構成を示すと共に、偶数番目の電池セルを放電させた状態を示す図 組電池監視システムの全体構成を示すと共に、奇数番目の電池セルを放電させた状態を示す図 偶数番目の電池セルと奇数番目の電池セルとを、それぞれ一括して放電させる場合のタイミングチャート 偶数番目の電池セルと奇数番目の電池セルとを、それぞれ複数回に分けて放電させる場合のタイミングチャート 放電用スイッチのＯＮ，ＯＦＦに伴う差電圧Ｖｎ－Ｓｎの変化を示すタイミングチャート 比較例として、従来構成を用いた組電池監視システムについて、放電用スイッチのＯＮ，ＯＦＦに伴う差電圧Ｖｎ－Ｓｎの変化を示すタイミングチャート 従来構成の一例を示す図 本開示の第２実施形態にかかる組電池監視システムの一部を示す回路図 本開示の第３実施形態にかかる組電池監視システムの一部を示す回路図 本開示の第４実施形態にかかる組電池監視システムの一部を示す回路図 本開示の第５実施形態にかかる組電池監視システムの一部を示す回路図 本開示の第６実施形態にかかる組電池監視システムの一部を示す回路図 本開示の第７実施形態にかかる組電池監視システムの一部を示す回路図 本開示の第８実施形態にかかる組電池監視システムの一部を示す回路図 本開示の第９実施形態にかかる組電池監視システムの一部を示す回路図 本開示の第１０実施形態にかかる組電池監視システムの一部を示す回路図 本開示の第１１実施形態にかかる組電池監視システムの一部を示す回路図 本開示の第１２実施形態にかかる組電池監視システムの一部を示す回路図 本開示の第１３実施形態にかかる組電池監視システムの一部を示す回路図 本開示の第１４実施形態にかかる組電池監視システムの一部を示す回路図
　　（第１実施形態）
　以下、第１実施形態について説明する。図１に示すように、組電池１は、二次電池である複数個の電池セル２（１，２，３，…）が多段直列接続されて構成されている。なお、以下の実施形態の記載および図面において、多段直列接続された複数個の電池セル２の特定の段の電池セルを示す場合は、電池セルを示す符号“２”の後にその段を表す数字を括弧内に示す。例えば、一段目の電池セル２については、“電池セル２（１）”というように示される。また、その他の構成部品についても、対応する電池セルの段を示す数字を、その構成部品の符号の後に括弧内に示す。例えば、放電用スイッチ１０（１）は、一段目の電池セル２（１）に対応して設けられた放電用スイッチ１０を示す。
　電圧監視ＩＣ３は、各電池セル２の負側端子に対応した接続端子４Ｎを備え、接続端子４Ｎは放電用抵抗素子５Ｎを介して、対応する電池セル２の負側端子にそれぞれ接続されている。電圧監視ＩＣ３は電圧監視装置に相当する。
　尚、例えば電池セル２（１）の正側端子は、その上位側，つまり高電圧側の電池セル２（２）の負側端子と共通であるから、電池セル２の正側端子に対応した接続端子を４Ｐとすれば、接続端子４Ｐ（１）は接続端子４Ｎ（２）に相当する。また、以下では、電池セル２の位置によらず、ある１つの電池セル２の正側に接続される端子を４Ｎ（＋），負側に接続される端子を４Ｎ（－）と記載することがある。
　各電池セル２の正側端子，負側端子には、抵抗素子６及びコンデンサ７の直列回路が接続されており、これらはＲＣフィルタ８を構成している。電圧監視ＩＣ３において、各電池セル２に対応する接続端子４Ｎの間には、フィルタ接続端子９が設けられている。フィルタ接続端子９には、抵抗素子６及びコンデンサ７の共通接続点であるＲＣフィルタ８の出力端子が接続されている。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴで構成される放電用スイッチ１０は、電池セル２に対応して、電圧監視ＩＣ３の内部において接続端子４Ｎ間に接続されている。一例として、放電用抵抗素子５Ｎの抵抗値は８２Ω，抵抗素子６の抵抗値は３２０Ω，コンデンサ７の容量は１μＦ程度である。
　図２に示すように、電圧監視ＩＣ３は、制御装置１１及び電圧検出装置１２を備えている。各電池セル２に対応するフィルタ接続端子９と接続端子４Ｎとは、それぞれスイッチ１３及び１４を介して電圧検出装置１２の各入力端子に共通に接続されている。制御装置１１は、スイッチ１３及び１４のＯＮ／ＯＦＦを制御して、電圧検出装置１２に各電池セル２の電圧を個別に検出させる。その検出結果は、制御装置１１に入力される。また、制御装置１１は、放電用スイッチ１０のＯＮ／ＯＦＦを制御して各電池セル２の電圧均等化処理を行う。以上が組電池監視システム１５を構成している。
　本実施形態の構成において均等化処理を行う際には、例えば図２に示すように、偶数番目の電池セル２（２）及び２（４）の放電を行った後、図３に示すように奇数番目の電池セル２（１）及び２（３）の放電を行うように切替えることで放電電流を低減し、発熱を抑制することが望ましい。またこの場合、図４に示すように、偶数番目の電池セル２（２）及び２（４）の放電と、奇数番目の電池セル２（１）及び２（３）の放電をそれぞれ一括して行ったり、図５に示すようにそれぞれの放電を複数回繰り返すことで行うようにしても良い。図２において、矢印Ｐ１は、偶数段目（偶数行目）の放電用スイッチ１０（２）、１０（４）をＯＮして電池セル２（２）および２（４）の放電を行う際に形成される放電経路を示し、図３において、矢印Ｐ２は、奇数段目（奇数行目）の放電用スイッチ１０（１）、１０（３）をＯＮして電池セル２（１）および２（３）の放電を行う際に形成される放電経路を示す。
　次に、本実施形態の作用について説明する。放電用スイッチ１０をＯＮさせた際の電池セル２（１）の放電経路は、
　電池セル２（１）の正側端子→放電用抵抗素子５Ｎ（２）→接続端子４Ｎ（２）→放電用スイッチ１０（１）→接続端子４Ｎ（１）→放電用抵抗素子５Ｎ（１）→電池セル２（１）の負側端子
となる。したがって、ＲＣフィルタ８を構成するコンデンサ７の充電電荷を放電させることが無い。
　ここで、フィルタ接続端子９の電圧をＶｎ，対応する接続端子４Ｎの電圧をＳｎとすると、図６に示すように、放電用スイッチ１０をＯＮさせた際の差電圧Ｖｎ－Ｓｎは電池セル２の端子電圧Ｖcellの１／２に低下し、放電用スイッチ１０をＯＦＦさせると差電圧Ｖｎ－Ｓｎは直ちに端子電圧Ｖcellに復帰する。したがって、次の処理に迅速に移行することが可能になる。
　これに対して図８は比較例として従来構成の組電池監視システムの一例を示す。この構成では、フィルタ用の抵抗素子を６Ｐ，６Ｎに分割して、電池セル２の正側，負側端子とコンデンサ７の両端との間に接続している。そして、抵抗素子を６Ｐ，６Ｎを放電用としても用いている。この構成において電池セル２の放電経路を形成すると、抵抗素子６Ｎがコンデンサ７の充電電荷を放電させる経路に配置されているため、図７に示すように、放電用スイッチ１０をＯＮさせた際の差電圧Ｖｎ－Ｓｎは略０Ｖまで低下する。そして、放電用スイッチ１０をＯＦＦさせた後、差電圧Ｖｎ－Ｓｎが端子電圧Ｖcellに復帰するまでには、コンデンサ７の充電が完了するまでの時間を要するため、次の処理に迅速に移行できない。
　以上のように本実施形態によれば、組電池監視システムは、各電池セル２と電圧監視ＩＣ３との間に夫々接続される放電用抵抗素子５及びＲＣフィルタ８と、各電池セル２に対応して電圧監視ＩＣ３の内部に配置され、対応する電池セル２を放電させる放電用スイッチ１０とを備える。電圧監視ＩＣ３に設けられる接続端子９及び４Ｎ（－）は、ＲＣフィルタ８の出力端子を介して電池セル２の電圧を監視するために使用され、接続端子４Ｎ（＋）は、放電用スイッチ１０がＯＮされた際に電池セル２の放電経路を形成するために使用される。そして、前記放電経路においては、放電用抵抗素子５Ｎが、ＲＣフィルタ８を構成するコンデンサ７の充電電荷を放電させない位置に配置されている。
　具体的には、ＲＣフィルタ８の入力端子は対応する電池セル２の正側に接続され、コンデンサ７の低電位側端子は同電池セル２の負側に接続される。そして、放電用抵抗素子５Ｎは、電池セル２の正側及び負側と、電圧監視ＩＣ３の対応する接続端子４Ｎ（＋），４Ｎ（－）との間に接続される。このように構成すれば、放電用スイッチ１０のＯＮ時に形成される放電経路は、電池セル２に対しＲＣフィルタ８と共に並列になるので、コンデンサ７の充電電荷を放電させることが無い。したがって、電池セル２の放電処理に要する時間が短縮され、次の処理にも迅速に移行することができる。
　　（第２実施形態）
　以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図９に示すように、第２実施形態の組電池監視システム２１では、ＲＣフィルタ８を構成する抵抗素子６及びコンデンサ７の直列回路が、対応する電池セル２の負側端子と正側端子との間に接続されている。つまり、第１実施形態とは逆方向に接続されている。そして、ＲＣフィルタ８の出力端子は、第１実施形態の接続端子４Ｎに対応するフィルタ接続端子９に接続されている。
　また、第１実施形態の放電用抵抗素子５Ｎに対応する放電用抵抗素子５Ｐは、対応する電池セル２の正側端子と、第１実施形態のフィルタ接続端子９に対応する接続端子４Ｐとの間に接続されている。そして、放電用スイッチ１０は電圧監視ＩＣ３Ａの内部において、接続端子４Ｐとその上位側電池セル２の接続端子４Ｐとの間に接続されている。
　次に、第２実施形態の作用について説明する。放電用スイッチ１０（２）をＯＮさせた際の電池セル２（２）の放電経路は、
　電池セル２（２）の正側端子→放電用抵抗素子５Ｐ（２）→接続端子４Ｐ（２）→放電用スイッチ１０（２）→接続端子４Ｐ（１）→放電用抵抗素子５Ｐ（１）→電池セル２（２）の負側端子
となる。したがって、この構成による場合もＲＣフィルタ８を構成するコンデンサ７の充電電荷を放電させることが無い。
　以上のように第２実施形態によれば、ＲＣフィルタ８の入力端子を対応する電池セル２の負側端子に接続し、コンデンサ７の高電位側端子を電池セル２の正側端子に接続する。そして、放電用抵抗素子５Ｐは、電池セル２の正側及び負側端子と、電圧監視ＩＣ３の対応する接続端子４Ｐ（＋）及び４Ｐ（－）との間に接続する。したがって、第１実施形態と同様の効果が得られる。
　　（第３実施形態）
　図１０に示すように、第３実施形態の組電池監視システム２２では、第１実施形態において、例えば電池セル２（１）の放電経路を形成する２つの放電用抵抗素子５Ｎ（２）及び５Ｎ（１）を１つにまとめた放電用抵抗素子２３（１－２）として、放電用抵抗素子５Ｎ（２）に替えて配置した構成である。したがって、放電用抵抗素子２３の抵抗値は、およそ２倍の１６０Ωに設定されている。それに伴い、第１実施形態の接続端子４Ｎ（２）に対応するものを、接続端子４Ｐ（１）としている。この場合、放電用抵抗素子２３（１－２）は、電池セル２（１）及び２（２）に共通の抵抗素子となっている。
　次に第３実施形態の作用について説明する。放電用スイッチ１０（１）をＯＮさせた際の電池セル２（１）の放電経路は、
　電池セル２（１）の正側端子→放電用抵抗素子２３（１－２）→接続端子４Ｐ（１）→放電用スイッチ１０（１）→接続端子４Ｐ（０）→電池セル２（１）の負側端子
となる。また、放電用スイッチ１０（２）をＯＮさせた際の電池セル２（２）の放電経路は、
　電池セル２（２）の正側端子→接続端子４Ｐ（２）→放電用スイッチ１０（２）→接続端子４Ｐ（１）→放電用抵抗素子２３（１－２）→電池セル２（２）の負側端子
となる。
　　（第４実施形態）
　図１１に示すように、第４実施形態の組電池監視システム２４では、第２実施形態の組電池監視システム２２について第３実施形態と同様に、例えば電池セル２（１）の放電経路を形成する２つの放電用抵抗素子５Ｐ（２）及び５Ｐ（１）を、１つにまとめた放電用抵抗素子２３（１－２）として、放電用抵抗素子５Ｐ（１）に替えて配置した構成である。
　次に第４実施形態の作用について説明する。放電用スイッチ１０（１）をＯＮさせた際の電池セル２（１）の放電経路は、
　電池セル２（１）の正側端子→放電用抵抗素子２３（１－２）→接続端子４Ｐ（１）→放電用スイッチ１０（１）→接続端子４Ｐ（０）→電池セル２（１）の負側端子
となる。また、放電用スイッチ１０（２）をＯＮさせた際の電池セル２（２）の放電経路は、
　電池セル２（２）の正側端子→接続端子４Ｐ（２）→放電用スイッチ１０（２）→接続端子４Ｐ（１）→放電用抵抗素子２３（１－２）→電池セル２（２）の負側端子
となる。
　　（第５実施形態）
　図１２に示すように、第５実施形態の組電池監視システム２５では、第１実施形態の組電池監視システム１５における電圧監視ＩＣ３に放電用端子２６を追加したものを電圧監視ＩＣ３Ｂとしている。電圧監視ＩＣ３Ｂの内部において、放電用スイッチ１０は、放電用端子２６と接続端子４Ｎとの間に接続されている。そして、対応する電池セル２の正側端子と放電用端子２６との間には、もう１つの放電用抵抗素子２７が接続されている。その抵抗値は８２Ωである。
　次に第５実施形態の作用について説明する。放電用スイッチ１０（１）をＯＮさせた際の電池セル２（１）の放電経路は、
　電池セル２（１）の正側端子→放電用抵抗素子２７（１）→放電用端子２６（１）→放電用スイッチ１０（１）→接続端子４Ｎ（１）→放電用抵抗素子５Ｎ（１）→電池セル２（１）の負側端子
となる。
　以上のように構成される第５実施形態によれば、電圧監視ＩＣ３Ｂの端子数は増えるが、放電経路が各電池セル２毎に独立した経路になる。したがって、隣接する電池セル２間で同時に均等化処理を行うことが可能になる。
　　（第６実施形態）
　図１３に示すように、第６実施形態の組電池監視システム２８では、第２実施形態の組電池監視システム２１における電圧監視ＩＣ３Ａに、第５実施形態と同様に放電用端子２６を追加したものを電圧監視ＩＣ３Ｃとしている。電圧監視ＩＣ３Ｃの内部において、放電用スイッチ１０は、接続端子４Ｐと放電用端子２６との間に接続されている。第５実施形態と同様に、対応する電池セル２の正側端子と放電用端子２６との間には放電用抵抗素子２７が接続されているが、この場合、電池セル２（１）の正側端子は、放電用抵抗素子２７（２）を介して放電用端子２６（２）に接続されている。
　次に第６実施形態の作用について説明する。放電用スイッチ１０（２）をＯＮさせた際の電池セル２（２）の放電経路は、
　電池セル２（２）の正側端子→放電用抵抗素子５Ｐ（２）→接続端子４Ｐ（２）→放電用スイッチ１０（２）→放電用端子２６（２）→放電用抵抗素子２７（２）→電池セル２（２）の負側端子
となる。
　以上のように構成される第６実施形態によれば、第５実施形態と同様に電圧監視ＩＣ３Ｃの端子数は増えるが、放電経路が各電池セル２毎に独立した経路になるので、隣接する電池セル２間で同時に均等化処理を行うことが可能になる。
　　（第７実施形態）
　図１４に示すように、第７実施形態の組電池監視システム２９では、第５実施形態の組電池監視システム２５に以下の変更を加えたものである。
・フィルタ用抵抗素子６を、フィルタ用抵抗素子３０に置換。
・放電用抵抗素子５Ｎを、フィルタ用抵抗素子３１に置換。
・コンデンサ７の低電位側端子を、接続端子４Ｎに接続。
・抵抗素子３０及び３１並びにコンデンサ７によりＲＣフィルタ３２を構成。
・放電用スイッチ１０の低電位側導通端子であるソースを、下位側電池セル２の放電用端子２６に接続。
尚、抵抗素子３０及び３１の抵抗値は１６０Ωである。
　この構成において、放電用端子２６を設けることなく、放電用スイッチ１０をフィルタ用端子９と接続端子４Ｎとの間に接続，つまりコンデンサ７に並列に接続することを想定すると、放電用スイッチ１０（２）をＯＮさせた際の電池セル２（２）の放電経路は、
　電池セル２（２）の正側端子→抵抗素子３０（２）→フィルタ用端子９（２）→放電用スイッチ１０（２）→接続端子４Ｎ（２）→抵抗素子３１（２）→電池セル２（２）の負側端子
となる。これは、コンデンサ７の充電電荷の放電を伴う経路となり、本開示の従来技術に相当する構成である。
　しかし、第７実施形態の組電池監視システム２９では第５実施形態の構成を適用することで、放電用スイッチ１０は、電圧監視ＩＣ３Ｂの内部において放電用端子２６と接続端子４Ｎとの間に接続されている。その結果、放電用スイッチ１０（２）をＯＮさせた際の電池セル２（２）の放電経路は、
　電池セル２（２）の正側端子→放電用抵抗素子２７（２）→放電用端子２６（２）→放電用スイッチ１０（２）→放電用端子２６（１）→放電用抵抗素子２７（１）→電池セル２（２）の負側端子
となる。したがって、ＲＣフィルタ３２（２）を迂回する放電経路となり、コンデンサ７の充電電荷が放電されない。これにより、第５実施形態と同様の効果が得られる。
　　（第８実施形態）
　図１５に示すように、第８実施形態の組電池監視システム３３は、第１実施形態の組電池監視システム１５における電圧監視ＩＣ３の外部に以下の素子を追加したものである。
・電池セル２に並列に、放電用抵抗素子３４及びＮＰＮトランジスタからなる放電用スイッチ３５の直列回路を接続。
・接続端子４Ｎと放電用スイッチ３５のベースとの間に、順方向のダイオード３６を接続。
　次に、第８実施形態の作用について説明する。電圧監視ＩＣ３内部の放電用スイッチ１０をＯＮすると、接続端子４Ｎからダイオード３６を介して放電用スイッチ３５のベースに電流が流れ、放電用スイッチ３５がＯＮする。これにより、電池セル２の放電を外付けの放電用抵抗素子３４を介して行うことができ、より大きな電流を流して均等化処理に要する時間を短縮できる。
　　（第９～第１４実施形態）
　以下に示す図１６～図２１は、第２～第７実施形態の構成に第８実施形態の構成を適用したもので、専ら各構成に応じてダイオード３６のアノードの接続先が異なる。
　図１６に示す第９実施形態の組電池監視システム３７では、ダイオード３６（２）のアノードを接続端子４Ｐ（１）に接続している。
　図１７に示す第１０実施形態の組電池監視システム３８では、ダイオード３６（１）のアノードを接続端子４Ｐ（１）に接続している。
　図１８に示す第１１実施形態の組電池監視システム３９では、ダイオード３６（２）のアノードを接続端子４Ｐ（１）に接続している。
　図１９に示す第１２実施形態の組電池監視システム４０では、ダイオード３６（１）のアノードを接続端子４Ｎ（１）に接続している。
　図２０に示す第１３実施形態の組電池監視システム４１では、ダイオード３６（２）のアノードを接続端子４Ｐ（１）に接続している。
　そして、図２１に示す第１４実施形態の組電池監視システム４２では、ダイオード３６（２）のアノードを放電用端子２６（１）に接続している。
　以上のように構成される第９～第１４実施形態によれば、第８実施形態と同様の効果が得られる。
　本開示は上記した、又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
　各電池セル２の正側端子とＲＣフィルタ８等との間にインダクタを挿入したり、電池セル２に並列にツェナーダイオードや平滑コンデンサを接続しても良い。
　ＲＣフィルタの時定数や放電用抵抗素子の抵抗値等は、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。
　各スイッチを構成する素子は、ＦＥＴやバイポーラトランジスタ，アナログスイッチ等何れでも良い。
　例えば特許第４５４８５０１号公報に開示されているように、電流源を用いて組電池の断線検出を行う構成に単独型のＲＣフィルタを用いる場合についても、本開示を適用することができる。
　本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

 

Claims (6)

  1. 　複数の電池セル（２）を多段直列接続して構成される組電池（１）における、前記各電池セルの電圧を監視する電圧監視装置（３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）と、
    　前記各電池セルと前記電圧監視装置との間に夫々接続される放電用抵抗素子（５，２７）及びＲＣフィルタ（８，３２）と、
    　前記各電池セルに対応して前記電圧監視装置の内部に配置され、対応する電池セルを放電させる放電用スイッチ（１０）と、を備え、
    　前記電圧監視装置には、１つの電池セルに対応して３つ以上の接続端子（４Ｎ，４Ｐ，５Ｎ，５Ｐ，２６）が設けられ、それらの内２つは、前記ＲＣフィルタの出力端子を介して前記電池セルの電圧を監視するために使用され、残りの１つ以上は、前記放電用スイッチがオンされた際に前記電池セルの放電経路を形成するために使用されており、
    　前記放電経路において、前記放電用抵抗素子が、前記ＲＣフィルタを構成するコンデンサ（７）の充電電荷を放電させない位置に配置されている組電池監視システム。
  2. 　前記ＲＣフィルタ（８）の入力端子は、対応する電池セルの正側に接続され、
    　前記コンデンサの低電位側端子は、前記電池セルの負側に接続され、
    　前記放電用抵抗素子は、前記電池セルの正側及び負側の少なくとも一方と、前記電圧監視装置の対応する接続端子との間に接続されている請求項１記載の組電池監視システム。
  3. 　前記ＲＣフィルタ（８）の入力端子は、対応する電池セルの負側に接続され、
    　前記コンデンサの高電位側端子は、前記電池セルの正側に接続され、
    　前記放電用抵抗素子は、前記電池セルの正側及び負側の少なくとも一方と、前記電圧監視装置の対応する接続端子との間に接続されている請求項１記載の組電池監視システム。
  4. 　前記放電用スイッチは、前記電圧監視装置の対応する接続端子間に接続されている請求項２又は３記載の組電池監視システム。
  5. 　前記ＲＣフィルタ（３２）は、前記コンデンサの両端が、それぞれにフィルタ用抵抗素子を介して対応する電池セルの正側及び負側子に接続され、
    　前記放電用スイッチの両端の少なくとも一方は、前記放電用抵抗素子を介して対応する電池セルの正側及び負側に接続されている請求項２記載の組電池監視システム。
  6. 　各電池セルと、対応する放電用抵抗素子及びＲＣフィルタとの間において、前記電池セルに並列に接続される外付けの放電用抵抗素子（３４）及び放電用スイッチ（３５）の直列回路を備え、
    　前記外付けの放電用スイッチは、前記電圧監視装置内部の前記放電用スイッチがオンされた際に形成される放電経路に流れる電流が通電されるとオンする請求項１から５の何れか一項に記載の組電池監視システム。

     
PCT/JP2016/084869 2015-12-15 2016-11-25 組電池監視システム Ceased WO2017104374A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680068345.8A CN108450041B (zh) 2015-12-15 2016-11-25 电池组监视系统
US15/764,694 US11054484B2 (en) 2015-12-15 2016-11-25 Assembled battery monitoring system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-244075 2015-12-15
JP2015244075A JP6398964B2 (ja) 2015-12-15 2015-12-15 組電池監視システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017104374A1 true WO2017104374A1 (ja) 2017-06-22

Family

ID=59056293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/084869 Ceased WO2017104374A1 (ja) 2015-12-15 2016-11-25 組電池監視システム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11054484B2 (ja)
JP (1) JP6398964B2 (ja)
CN (1) CN108450041B (ja)
WO (1) WO2017104374A1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019088066A (ja) * 2017-11-02 2019-06-06 Tdk株式会社 組電池
JP6988436B2 (ja) * 2017-12-19 2022-01-05 株式会社デンソー 電池制御装置
JP7000995B2 (ja) * 2018-06-04 2022-01-19 株式会社デンソー 組電池監視システム
KR102751105B1 (ko) * 2019-02-12 2025-01-06 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 장치
JP7331543B2 (ja) * 2019-08-06 2023-08-23 株式会社デンソー 組電池監視システム及び組電池の故障判定方法
KR20220153292A (ko) * 2021-05-11 2022-11-18 에스케이온 주식회사 Bms 및 배터리 시스템
US12411180B2 (en) * 2022-05-25 2025-09-09 Infineon Technologies Ag Error compensation based on wire resistance in battery monitoring circuits
US12298355B2 (en) * 2023-03-03 2025-05-13 Cypress Semiconductor Corporation Voltage measurement channel calibration for battery management systems

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005348457A (ja) * 2004-05-31 2005-12-15 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 組電池用制御回路
JP2008123868A (ja) * 2006-11-13 2008-05-29 Gs Yuasa Corporation:Kk 二次電池のセル電圧バランス装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3300309B2 (ja) 1999-10-19 2002-07-08 本田技研工業株式会社 電池電圧測定装置
JP5060857B2 (ja) * 2007-07-19 2012-10-31 日立ビークルエナジー株式会社 セルコントローラ
US7852047B2 (en) 2007-09-20 2010-12-14 Denso Corporation Disconnection detection device of assembled battery system and disconnection detection method of same
US8587318B2 (en) * 2010-07-27 2013-11-19 GM Global Technology Operations LLC Sensor arrangement for an energy storage device and a method of using the same
JP5353914B2 (ja) * 2011-02-01 2013-11-27 株式会社デンソー 電池電圧監視装置
JP6200139B2 (ja) 2012-09-21 2017-09-20 矢崎総業株式会社 均等化装置
JP5825243B2 (ja) 2012-10-29 2015-12-02 株式会社デンソー 電池監視装置
JP5870899B2 (ja) * 2012-10-30 2016-03-01 株式会社デンソー 電池監視装置
JP5974849B2 (ja) 2012-11-19 2016-08-23 株式会社デンソー 電池監視装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005348457A (ja) * 2004-05-31 2005-12-15 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 組電池用制御回路
JP2008123868A (ja) * 2006-11-13 2008-05-29 Gs Yuasa Corporation:Kk 二次電池のセル電圧バランス装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017112677A (ja) 2017-06-22
CN108450041B (zh) 2022-02-08
US20180284196A1 (en) 2018-10-04
JP6398964B2 (ja) 2018-10-03
US11054484B2 (en) 2021-07-06
CN108450041A (zh) 2018-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6398964B2 (ja) 組電池監視システム
WO2019235027A1 (ja) 組電池監視システム
JP6477593B2 (ja) 組電池監視システム
JP5353914B2 (ja) 電池電圧監視装置
JP6340736B2 (ja) 組電池制御装置
JP6137007B2 (ja) 異常検出装置
US7667530B2 (en) Charge pump down circuit and method for the same
US20170315176A1 (en) Semiconductor device, battery monitoring system, and detection method
TW202119744A (zh) 具有用以對飛馳電容器進行預充電之分壓器的多階轉換器
US20140145651A1 (en) Battery Balancing with Reduced Circuit Complexity
JP2017112677A5 (ja)
WO2020059699A1 (ja) 電池監視装置
US9977092B2 (en) Voltage monitoring device
JP6598209B2 (ja) 電圧検出装置
JP4680240B2 (ja) 多段直列回路システム
CN110800186B (zh) 具有改进的平衡性的蓄电池布置系统
JP6544681B2 (ja) 電池電圧検出装置
JP2013120072A (ja) 電池監視装置
CN111619398B (zh) 单元模块以及用于运行单元模块的方法
US10367495B2 (en) Half-bridge driver circuit
CN108604816B (zh) 具有改进的平衡的蓄电池布置系统
US8368464B2 (en) Balanced output signal generator
JP6044502B2 (ja) 電池電圧検出装置、及びその異常検出方法
JP2010193564A (ja) 半導体スイッチ回路
JP2017184494A (ja) 電圧検出装置及び給電制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16875358

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15764694

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16875358

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1